CN104401355B - 铁路机车轮轨固体润滑块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁路机车轮轨固体润滑块及其制备方法，固体润滑块包括润滑棒(1)、润滑棒(1)一端的凸台(2)和润滑棒(1)另一端的凹槽(3)；凸台(2)的四边角形状为圆滑过度，凸台(2)的侧面与润滑棒(1)的平面倒角连接；凹槽(3)的四边角形状为圆滑过度，凹槽(3)的侧面与润滑棒(1)的平面倒角连接；润滑棒(1)的一个侧面上设有与送料带相吻合的波纹。本发明的润滑棒表面设置有与送料带相吻合的波纹，一端设置有凹槽，安装更换方便且不易脱落，而且凹槽与润滑棒、凸台与润滑棒的连接平面均采用倒角连接，凹槽和凸台的四边角形状均为圆滑过渡，安装方便且能够减小润滑块与设备之间的摩擦，降低设备磨损。

Description

铁路机车轮轨固体润滑块
技术领域
本发明涉及一种轮轨润滑剂，特别涉及一种铁路机车轮轨固体润滑块。
背景技术
随着内燃、电力机车的大量上道和铁路向提速、重载方向发展，我国铁路繁忙干线曲线钢轨侧磨呈大幅度上升趋势、轮轨磨损问题日显突出；济南铁路局“九五”期间共换曲线磨耗超限钢轨185km，占全部更换伤损钢轨总数的43.5％，繁忙干线小半径曲线碳素钢轨使用寿命最短才10个月、通过总重70Mt·km/km，是钢轨正常使用寿命的1/10，稀土轨在我局津浦线R＝600m曲线上使用寿命也仅200Mt·km/km左右，曲线钢轨磨耗超限已成为最主要钢轨伤损形式。因此，应积极研究减少轮轨有害摩擦，延长曲线钢轨使用寿命。
机车车辆在曲线上行使时，导向轮(Ⅰ、Ⅳ动轴外轮)往往存在两点接触，除踏面接触外，外轮缘与外轨的轨距线相互贴靠，导向轮就在这一点上冲击钢轨，钢轨也在该点产生对车轮的导向力；同时，轨轨接触点上的轮对运行方向与轨距线的切线方向形成一个冲角，轮轨之间导向力和冲击角是曲线钢轨侧磨的主要原因。当轮轨之间存在有导向力时，轮缘与钢轨轨头侧面接触点上的压强很大，当压强超过钢轨的屈服应力，接触点顶部就发生塑性变形，；若此时轮缘与钢轨轨头侧面之间不存在表面膜，两表面接触点将发生粘着；同时车轮滚动时，轮缘在钢轨轨头侧面产生滑动，使接触点的塑性部分和弹性部分的过渡区间就出现变形，形成了钢轨轨头侧面的磨耗。
在轮缘与钢轨轨头侧面之间实施润滑，可以减缓曲线钢轨侧面磨耗，减磨效果取决于附着在钢轨侧面上润滑膜的附着能力、长效性和摩擦系数的大小。通常采用的油脂涂覆钢轨，不仅长效性差、减磨效果不明显、还易产生油楔作用而加速钢轨剥离掉块和道床污染，限制了轮轨润滑技术的推广应用。
为了有效降低工业设备对能源消耗，并延长机械零部件的使用寿命及使用年限，近年来科研人员不断开发各种耐磨性好且摩擦系数低的工程材料以满足需求。随着航空航天、军工等特殊产业的不断发展，人们对润滑材料的性能提出更高的要求，而传统的液态润滑剂需要专门的配套设备，其成本高，消耗大，不符合环保节能、技术创新，油脂油路易破损、堵塞，则造成机车轮缘润滑不充分，不同程度的磨损，已经很难满足要求，为了获得在超高温、超低温、高压、高真空、高载荷及强辐射等极端工作环境下仍能正常发挥作用的润滑材料，固体润滑剂逐渐成为首选。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种安装更换方便且不易脱落的铁路机车轮轨固体润滑块将润滑剂制作成固体结构，可以应用于高低温、高真空、强辐射等特殊工况中，以及粉尘、潮湿、海水等恶劣环境中。
本发明的另一个目的是提供一种铁路机车轮轨固体润滑块制备方法，制备过程均采用常规操作，制作方法简单，且采用环保的原材料，在制作过程中不产生有害气体，产生的粉末环保无污染，易于推广和量产。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：铁路机车轮轨固体润滑块，包括润滑棒、润滑棒一端的凸台和润滑棒另一端的凹槽；凸台的四边角形状为圆滑过度，凸台的侧面与润滑棒的平面倒角连接；凹槽的四边角形状为圆滑过度，凹槽的侧面与润滑棒的平面倒角连接；润滑棒的一个侧面上设有与送料带相吻合的波纹。
本发明的铁路机车轮轨固体润滑块制备方法，包括以下步骤：
S1：安装模具并预热至80～100℃；
S2：按以下重量份比例称原料：环氧树脂15～21份、二硫化钼26～34份、无卤阻燃剂15～21份、氧化镁3～7份、石墨12～18份、氧化铝5～9份、玻璃纤维5～9份，并将称取的上述原料置于密炼机中进行混合；
S3：将混合后的原料填充到已进行预热的模具中，保证原料充满模具料腔；
S4：进行常规模压操作，模压操作过程中进行2～3次排气，每次排气时间为20s，排气间隔时间为1min，模压操作完成后在模压温度和压力下保持15min；排气是为了保证制品的密实性，避免制品产生气泡、分层等现象；保温保压的目的是保证原料完全固化，提高固体润滑块尺寸稳定性，消除固体润滑块内应力，减少变形；
S5：模压操作完成后进行冷却降压，待压力降至常压，温度降至60℃以下时进行脱模清模，得到固体润滑块，脱模一般是靠推顶杆完成，带嵌件的制品要先用专用工具将成型杆件拧脱，再行脱模，然后清理模具型腔，用钢刷或铜刷刮去残留的塑料，并用压缩空气吹净。
进一步地，所述的步骤S2中各种原材料的组分的比例为：环氧树脂18份、二硫化钼30份、无卤阻燃剂18份、氧化镁5份、石墨15份、氧化铝7份、玻璃纤维7份。
进一步地，步骤S4中的模压操作参数为：温度150℃、压力8MPa、时间5min。
本发明的有益效果是：
1、将润滑剂制作成固体结构，可以应用于高低温、高真空、强辐射等特殊工况中，以及粉尘、潮湿、海水等恶劣环境中；
2、固体润滑块重量轻、体积小、经久耐磨，无需密封，也不需要使用贮存罐储存和运 输，使用时不需要供液系统，成本低廉，保存、运输和使用方便；
3、润滑棒表面设置有与送料带相吻合的波纹，一端设置有凹槽，安装更换方便且不易脱落，而且凹槽与润滑棒、凸台与润滑棒的连接平面均采用倒角连接，凹槽和凸台的四边角形状均为圆滑过渡，安装方便且能够减小固体润滑块与设备之间的摩擦，减轻了设备的有形磨损，延长设备使用寿命；
4、制备过程均采用常规操作，制作方法简单，且采用环保的原材料，在制作过程中不产生有害气体，产生的粉末环保无污染，易于推广和量产。
附图说明
图1为本发明的固体润滑块立体图；
图2为图1的固体滑块的剖视图；
附图标记说明：1-润滑棒，2-凸台，3-凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的技术方案，但本发明所保护的内容不局限于以下所示。
如图1、图2所示，铁路机车轮轨固体润滑块，包括润滑棒1、润滑棒1一端的凸台2和润滑棒1另一端的凹槽3；凸台2的四边角形状为圆滑过度，凸台2的侧面与润滑棒1的平面倒角连接；凹槽3的四边角形状为圆滑过度，凹槽3的侧面与润滑棒1的平面倒角连接；润滑棒1的一个侧面上设有与送料带相吻合的波纹。
实施例1
铁路机车轮轨固体润滑块制备方法，包括以下步骤：
S1：安装模具并预热至90℃；
S2：按以下重量份比例称原料：环氧树脂18份、二硫化钼30份、无卤阻燃剂18份、氧化镁5份、石墨15份、氧化铝7份、玻璃纤维7份，并将称取的上述原料置于密炼机中进行混合；
S3：将混合后的原料填充到已进行预热的模具中，保证原料充满模具料腔；
S4：进行常规模压操作，模压操作参数为：温度150℃、压力8MPa、时间5min，模压操作过程中进行2次排气，每次排气时间为20s，排气间隔时间为1min，模压操作完成后在模压温度和压力下保持15min；
S5：模压操作完成后进行冷却降压，待压力降至常压，温度降至60℃以下时进行脱模清模，得到固体润滑块。
实施例2
铁路机车轮轨固体润滑块制备方法，包括以下步骤：
S1：安装模具并预热至80℃；
S2：按以下重量份比例称原料：环氧树脂15份、二硫化钼26份、无卤阻燃剂15份、氧化镁3份、石墨12份、氧化铝5份、玻璃纤维5份，并将称取的上述原料置于密炼机中进行混合；
S3：将混合后的原料填充到已进行预热的模具中，保证原料充满模具料腔；
S4：进行常规模压操作，模压操作参数为：温度150℃、压力8MPa、时间5min，模压操作过程中进行2次排气，每次排气时间为20s，排气间隔时间为1min，模压操作完成后在模压温度和压力下保持15min；
S5：模压操作完成后进行冷却降压，待压力降至常压，温度降至60℃以下时进行脱模清模，得到固体润滑块。
实施例3
铁路机车轮轨固体润滑块制备方法，包括以下步骤：
S1：安装模具并预热至100℃；
S2：按以下重量份比例称原料：环氧树脂21份、二硫化钼34份、无卤阻燃剂21份、氧化镁7份、石墨18份、氧化铝9份、玻璃纤维9份，并将称取的上述原料置于密炼机中进行混合；
S3：将混合后的原料填充到已进行预热的模具中，保证原料充满模具料腔；
S4：进行常规模压操作，步骤S4中的模压操作参数为：温度150℃、压力8MPa、时间5min，模压操作过程中进行3次排气，每次排气时间为20s，排气间隔时间为1min，模压操作完成后在模压温度和压力下保持15min；
S5：模压操作完成后进行冷却降压，待压力降至常压，温度降至60℃以下时进行脱模清模，得到固体润滑块。
实施例4
铁路机车轮轨固体润滑块制备方法，包括以下步骤：
S1：安装模具并预热至90℃；
S2：按以下重量份比例称原料：环氧树脂20份、二硫化钼30份、无卤阻燃剂16份、氧化镁4份、石墨15份、氧化铝8份、玻璃纤维7份，并将称取的上述原料置于密炼机中进行混合；
S3：将混合后的原料填充到已进行预热的模具中，保证原料充满模具料腔；
S4：进行常规模压操作，步骤S4中的模压操作参数为：温度150℃、压力8MPa、时 间5min，模压操作过程中进行3次排气，每次排气时间为20s，排气间隔时间为1min，模压操作完成后在模压温度和压力下保持15min；
S5：模压操作完成后进行冷却降压，待压力降至常压，温度降至60℃以下时进行脱模清模，得到固体润滑块。
本发明的固体润滑块具有以下性能：
1、温度适应范围为-30℃～450℃，能够工作于高温和交底的温度下；
2、耐重负荷：在重负荷下油脂润滑膜会因变薄甚至消失而使润滑失效，但本发明的固体润滑块在2800MPa、40m/s的重负荷、高速度下润滑性能良好；
3、耐真空：本发明的固体润滑块采用二硫化钼作为主要材料，在真空条件下的润滑性能比在空气中的润滑性能好，在真空中的摩擦系数约为大气中的1/3，耐磨寿命比大气中的高几倍甚至几十倍；
4、抗辐射：本发明的固体润滑块在7×108伦琴强辐射辐照后，比辐照前润滑性能几乎没受影响，辐照前的静摩擦系数为0.13～0.14，动摩擦系数为0.11～0.12，磨损为306.1×10-3cm3；在辐照后则分别为：0.13、0.11和382.3×10-3cm3。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.铁路机车轮轨固体润滑块，其特征在于，包括润滑棒(1)、润滑棒(1)一端的凸台(2)和润滑棒(1)另一端的凹槽(3)；凸台(2)的四边角形状为圆滑过度，凸台(2)的侧面与润滑棒(1)的平面倒角连接；凹槽(3)的四边角形状为圆滑过度，凹槽(3)的侧面与润滑棒(1)的平面倒角连接；润滑棒(1)的一个侧面上设有与送料带相吻合的波纹；铁路机车轮轨固体润滑块制备方法包括以下步骤：
S1：安装模具并预热至80～100℃；
S2：按以下重量份比例称原料：环氧树脂15～21份、二硫化钼26～34份、无卤阻燃剂15～21份、氧化镁3～7份、石墨12～18份、氧化铝5～9份、玻璃纤维5～9份，并将称取的上述原料置于密炼机中进行混合；
S3：将混合后的原料填充到已进行预热的模具中，保证原料充满模具料腔；
S4：进行常规模压操作，模压操作过程中进行2～3次排气，每次排气时间为20s，排气间隔时间为1min，模压操作完成后在模压温度和压力下保持15min；
S5：模压操作完成后进行冷却降压，待压力降至常压、温度降至60℃以下时进行脱模清模，得到固体润滑块。
2.根据权利要求1所述的固体润滑块，其特征在于：步骤S2中各种原材料的组分的比例为：环氧树脂18份、二硫化钼30份、无卤阻燃剂18份、氧化镁5份、石墨15份、氧化铝7份、玻璃纤维7份。
3.根据权利要求1所述的固体润滑块，其特征在于：所述的步骤S4中的模压操作参数为：温度150℃、压力8MPa、时间5min。
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